計算機(jī)原理復(fù)習(xí)

1、1計算機(jī)組成原理總復(fù)習(xí)計算機(jī)組成原理總復(fù)習(xí)總線總線 CPU M 接口接口I/O設(shè)備設(shè)備 建立整建立整機(jī)概念機(jī)概念兩個層次兩個層次兩個方面兩個方面CPU整體概念整體概念硬件系統(tǒng)整機(jī)概念硬件系統(tǒng)整機(jī)概念邏輯組成邏輯組成工作機(jī)制工作機(jī)制2主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、CPU（1）邏輯組成）邏輯組成寄存器傳送級：寄存器傳送級：微操作控制級：微操作控制級：各類指令的流程各類指令的流程微命令序列微命令序列寄存器、控制器、寄存器、控制器、ALU設(shè)置，數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)設(shè)置，數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)（2）工作機(jī)制）工作機(jī)制指令的執(zhí)指令的執(zhí)行過程行過程微命令序列微命令序列微命令產(chǎn)生方式微命令產(chǎn)生方式時序控制方式：時序控制方式：組合邏輯

2、控制組合邏輯控制微程序控制微程序控制同步控制同步控制3(3)常用運(yùn)算方法規(guī)則常用運(yùn)算方法規(guī)則 原碼、補(bǔ)碼加、減、一位乘法，原碼不恢復(fù)余原碼、補(bǔ)碼加、減、一位乘法，原碼不恢復(fù)余數(shù)除法，浮點運(yùn)算法數(shù)除法，浮點運(yùn)算法（1）基本概念）基本概念（2）半導(dǎo)體存儲器的邏輯設(shè)計）半導(dǎo)體存儲器的邏輯設(shè)計芯片地址分配、片選邏輯、框圖芯片地址分配、片選邏輯、框圖2、存儲器、存儲器3、總線、總線（1）基本概念）基本概念（2）系統(tǒng)總線：信號組成，時序控制方式）系統(tǒng)總線：信號組成，時序控制方式44、接口、接口I/O傳送的控制機(jī)制傳送的控制機(jī)制中斷：基本概念、中斷控制器與接口、中斷過程中斷：基本概念、中斷控制器與接口、中斷

3、過程DMADMA：基本概念、：基本概念、DMADMA控制器與接口、控制器與接口、 DMADMA過程過程5一、一、CPUCPU組織組織1.1、CPUCPU數(shù)據(jù)通路框圖（寄存器級）數(shù)據(jù)通路框圖（寄存器級）1、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)特點（1）寄存器寄存器 獨(dú)立結(jié)構(gòu)獨(dú)立結(jié)構(gòu)可編程：可編程：R0R0R3R3、PCPC、SPSP、PSWPSW非編程：非編程：C C、D D、IRIR、MARMAR、MDRMDR6 R0R3 R0R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器移位器 B ALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制控制邏輯邏

4、輯 7IRPCARDRR0R1R2R3MABALUIRiIRoPCiPCoARiDRiDRoR0iR0oR3iR3oXiYiA總線總線B總線總線G+ -R/W82 ALUALU部件部件作為作為CPUCPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通路的中心。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通路的中心。輸入選擇器：選擇操作數(shù)來源輸入選擇器：選擇操作數(shù)來源ALUALU：運(yùn)算處理：運(yùn)算處理輸出移位器：選擇輸出方式輸出移位器：選擇輸出方式3 內(nèi)總線內(nèi)總線數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（ALUALU總線），實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配?？偩€），實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配。4 與系統(tǒng)總線的連接與系統(tǒng)總線的連接由由MARMAR、MDRMDR，PCPC實現(xiàn)連接。實現(xiàn)連接。91.2工作機(jī)制工作機(jī)制用寄

5、存器傳送語言描述指令從讀取到執(zhí)行的整個用寄存器傳送語言描述指令從讀取到執(zhí)行的整個流程。流程。1.2.1指令流程（寄存器傳送級）指令流程（寄存器傳送級）擬定流程的關(guān)鍵：擬定流程的關(guān)鍵：清楚數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)清楚數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu) 掌握基本尋址方式掌握基本尋址方式1 1、基本尋址方式基本尋址方式寄存器寄存器尋址尋址 ：R 寄存器寄存器間址間址 ：（：（R） 立即尋立即尋址址 ：(PC)+ 變址：變址：(R)相對尋相對尋址址 ：(PC) 102、思路、思路（2）分清源和目的，確定所采用的尋址方式分清源和目的，確定所采用的尋址方式 先訪問源，再訪問目的先訪問源，再訪問目的（1）了解指令功能，具體完成什么操作了解指

6、令功能，具體完成什么操作MOVMOV：源數(shù)：源數(shù) 目的地目的地 ADDADD：結(jié)果：結(jié)果 目的地目的地JMPJMP：轉(zhuǎn)移地址：轉(zhuǎn)移地址 PC RSTPC RST：返回地址：返回地址 PC PC JSRJSR：子程序入口：子程序入口 PCPC，并保存返回地址，并保存返回地址 11指令流程在微操作級的具體實現(xiàn)。指令流程在微操作級的具體實現(xiàn)。1.2.2微命令序列微命令序列微命令設(shè)置微命令設(shè)置: :（1）數(shù)據(jù)通路操作）數(shù)據(jù)通路操作 ALU輸入選擇：輸入選擇：R0 A、C B、 ALU功能選擇：功能選擇：加加、減減、加加1、傳送傳送、 移位功能選擇：移位功能選擇：左移左移、右移右移、直送直送、 結(jié)果分配

7、：結(jié)果分配：CPR0、CPR1、CPC、 （2）訪存操作）訪存操作地址使能地址使能EMAREMAR、讀、讀R R、寫、寫W W（讀（讀/ /寫寫 R/WR/W）、）、置入置入SMDRSMDR、置入、置入SIRSIR121.2.2 微命令的產(chǎn)生方式微命令的產(chǎn)生方式1 1、組合邏輯控制方式、組合邏輯控制方式（1）基本思想）基本思想 綜合化簡產(chǎn)生微命令的條件，形成相應(yīng)邏輯式，綜合化簡產(chǎn)生微命令的條件，形成相應(yīng)邏輯式，用組合邏輯電路實現(xiàn)。執(zhí)行指令時，由組合用組合邏輯電路實現(xiàn)。執(zhí)行指令時，由組合邏輯邏輯電路（微命令發(fā)生器）在相應(yīng)時間發(fā)出所需微命電路（微命令發(fā)生器）在相應(yīng)時間發(fā)出所需微命令，控制有關(guān)操作。

8、令，控制有關(guān)操作。（2）優(yōu)缺點）優(yōu)缺點優(yōu)點：速度快。優(yōu)點：速度快。缺點缺點：設(shè)計不規(guī)整，結(jié)構(gòu)零亂，不易修改、擴(kuò)充：設(shè)計不規(guī)整，結(jié)構(gòu)零亂，不易修改、擴(kuò)充 指令系統(tǒng)功能。指令系統(tǒng)功能。（3）應(yīng)用）應(yīng)用用于高速計算機(jī)及小規(guī)模機(jī)器中。用于高速計算機(jī)及小規(guī)模機(jī)器中。132 2、微程序控制方式、微程序控制方式（1）基本思想）基本思想 1）將）將微命令微命令以代碼形式編成以代碼形式編成微指令微指令，控制一步操，控制一步操作；作；2）若干微指令編成一段）若干微指令編成一段微程序微程序，解釋執(zhí)行一條機(jī)，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令；器指令；3）微程序事先存放在）微程序事先存放在控制存儲器控制存儲器（CM）中，執(zhí)）中，執(zhí)

9、行機(jī)器指令時再取出。行機(jī)器指令時再取出。注意區(qū)分：注意區(qū)分：微指令微指令：機(jī)器指令機(jī)器指令：產(chǎn)生微命令，控制完成機(jī)器指令功能的產(chǎn)生微命令，控制完成機(jī)器指令功能的一步操作。一步操作。實現(xiàn)指令系統(tǒng)功能所規(guī)定的一種操作。實現(xiàn)指令系統(tǒng)功能所規(guī)定的一種操作。14微程序微程序：工作程序工作程序：包含若干微指令，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令包含若干微指令，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令包含若干機(jī)器指令，完成某一特定任務(wù)包含若干機(jī)器指令，完成某一特定任務(wù)CM：主存主存：存放微程序，位于存放微程序，位于CPU內(nèi)。內(nèi)。存放工作程序，位于存放工作程序，位于CPU外。外。（2）優(yōu)缺點）優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)規(guī)整，設(shè)計效率高，性價比高，

10、可靠結(jié)構(gòu)規(guī)整，設(shè)計效率高，性價比高，可靠 性高，易于修改、擴(kuò)展性高，易于修改、擴(kuò)展指令系統(tǒng)功能。指令系統(tǒng)功能。缺點：速度較慢缺點：速度較慢，執(zhí)行效率受影響。，執(zhí)行效率受影響。（3）應(yīng)用）應(yīng)用用于速度要求不是很高、功能復(fù)雜的機(jī)器中，特用于速度要求不是很高、功能復(fù)雜的機(jī)器中，特別適用于系列機(jī)。別適用于系列機(jī)。151.2.3 時序控制方式時序控制方式掌握掌握定義定義、特點特點、應(yīng)用場合應(yīng)用場合。1、同步控制方式、同步控制方式 （1）定義：各項操作與統(tǒng)一時序信號同步。）定義：各項操作與統(tǒng)一時序信號同步。操作與時序信號的關(guān)系操作與時序信號的關(guān)系同步控制方式同步控制方式 異步控制方式異步控制方式 （2）特

11、點：）特點：1）有明顯時序時間劃分；）有明顯時序時間劃分；3）各步操作的銜接、各部件之間的各步操作的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送受嚴(yán)格同步定時控制。數(shù)據(jù)傳送受嚴(yán)格同步定時控制。 2）時鐘周期（節(jié)拍）時間固定；）時鐘周期（節(jié)拍）時間固定；（3）應(yīng)用場合：用于）應(yīng)用場合：用于CPU內(nèi)部、設(shè)備內(nèi)部、總線內(nèi)部、設(shè)備內(nèi)部、總線 操作（各掛接部件速度差異小、傳送操作（各掛接部件速度差異小、傳送 時間確定、傳送距離較近）。時間確定、傳送距離較近）。162、異步控制方式、異步控制方式 （2）特點：）特點：1）無嚴(yán)格時鐘周期劃分；）無嚴(yán)格時鐘周期劃分；2）各操作間的銜接、各部件之間的各操作間的銜接、各部件之間的數(shù)

12、據(jù)傳送采取數(shù)據(jù)傳送采取異步應(yīng)答方式異步應(yīng)答方式 。（3）應(yīng)用場合：用于異步總線操作（各掛接部件）應(yīng)用場合：用于異步總線操作（各掛接部件 速度差異大、傳送時間不確定、傳送速度差異大、傳送時間不確定、傳送 距離較遠(yuǎn)）。距離較遠(yuǎn)）。（1）定義：各項操作按需要安排不同時間，不受）定義：各項操作按需要安排不同時間，不受 統(tǒng)一時序約束。統(tǒng)一時序約束。主設(shè)備主設(shè)備： 從設(shè)備從設(shè)備： 申請并控制總線的設(shè)備。申請并控制總線的設(shè)備。 響應(yīng)主設(shè)備請求的設(shè)備。響應(yīng)主設(shè)備請求的設(shè)備。 173、同步方式在實際應(yīng)用中的變化、同步方式在實際應(yīng)用中的變化 （2）總線周期中插入延長周期。）總線周期中插入延長周期。（3）同步方式引

13、入異步應(yīng)答。）同步方式引入異步應(yīng)答。（1）不同指令安排不同時鐘周期數(shù)。）不同指令安排不同時鐘周期數(shù)。（擴(kuò)展同步方式擴(kuò)展同步方式）1.3 運(yùn)算方法與運(yùn)算器運(yùn)算方法與運(yùn)算器1.3.1 運(yùn)算方法運(yùn)算方法1、原碼陣列乘法、原碼陣列乘法 （1）原碼運(yùn)算）原碼運(yùn)算 操作數(shù)和結(jié)果用原碼表示，絕對值參加運(yùn)算，符操作數(shù)和結(jié)果用原碼表示，絕對值參加運(yùn)算，符號單獨(dú)處理。號單獨(dú)處理。 182、補(bǔ)碼陣列乘法、補(bǔ)碼陣列乘法 （1）補(bǔ)碼運(yùn)算）補(bǔ)碼運(yùn)算 操作數(shù)和結(jié)果用補(bǔ)碼表示，符號位參加運(yùn)算。操作數(shù)和結(jié)果用補(bǔ)碼表示，符號位參加運(yùn)算。 3、原碼不恢復(fù)余數(shù)除法、原碼不恢復(fù)余數(shù)除法 算法規(guī)則：根據(jù)余數(shù)的正負(fù)決定上商及下一步操算法規(guī)

14、則：根據(jù)余數(shù)的正負(fù)決定上商及下一步操作作 196、浮點運(yùn)算、浮點運(yùn)算 加減法運(yùn)算過程：加減法運(yùn)算過程： （1）判操作數(shù)是否為）判操作數(shù)是否為0。 （3）尾數(shù)加）尾數(shù)加/減減 （2）對階）對階 原則：小階向大階對齊原則：小階向大階對齊操作：小階增大，尾數(shù)右移操作：小階增大，尾數(shù)右移（4）結(jié)果規(guī)格化）結(jié)果規(guī)格化 左規(guī)（尾數(shù)絕對值小于左規(guī)（尾數(shù)絕對值小于1/2）：尾數(shù)左移，階碼）：尾數(shù)左移，階碼-1右規(guī)（尾數(shù)絕對值大于右規(guī)（尾數(shù)絕對值大于1）：尾數(shù)右移，階碼）：尾數(shù)右移，階碼+120運(yùn)算器運(yùn)算器 全加器全加器 串行串行移位器移位器 ALU輸入選擇器輸入選擇器 ALU部件部件 寄存器寄存器 并行加法器

15、并行加法器 加法器輸入選擇器加法器輸入選擇器 進(jìn)位鏈進(jìn)位鏈 并行并行分組分組1.3.2 運(yùn)算器運(yùn)算器硬件組成硬件組成 211.4 其他基本概念其他基本概念（1）溢出及判斷方法、擴(kuò)展操作碼、地址結(jié)構(gòu)、）溢出及判斷方法、擴(kuò)展操作碼、地址結(jié)構(gòu)、隱地址、顯地址等隱地址、顯地址等 顯式顯式 I/O指令指令（2）I/O指令的設(shè)置指令的設(shè)置 隱式隱式 I/O指令指令（3）I/O指令的功能擴(kuò)展指令的功能擴(kuò)展 I/O指令中留有擴(kuò)展余地指令中留有擴(kuò)展余地用用通用通用I/O指令指令或或MOVMOV指令指令訪問接口中的訪問接口中的控制控制/狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器（4）主機(jī)對外設(shè)的尋址方式）主機(jī)對外設(shè)的尋址方式 單獨(dú)編址

16、（為接口寄存器分配端口地址）單獨(dú)編址（為接口寄存器分配端口地址）統(tǒng)一編址（為接口寄存器分配總線地址）統(tǒng)一編址（為接口寄存器分配總線地址）222.1 存儲系統(tǒng)的分級結(jié)構(gòu)圖：存儲系統(tǒng)的分級結(jié)構(gòu)圖：二、存儲子系統(tǒng)二、存儲子系統(tǒng)232.2 半導(dǎo)體存儲器邏輯設(shè)計半導(dǎo)體存儲器邏輯設(shè)計 主要解決：主要解決：芯片的選用芯片的選用、地址分配地址分配、片選邏輯片選邏輯、 信號線的連接信號線的連接例例1 1、用、用SRAMSRAM芯片（芯片（1K1K4 4位位/ /片）組成片）組成4KB4KB存儲器。存儲器。地址總線地址總線A15A15A0A0（低），雙向數(shù)據(jù)總線（低），雙向數(shù)據(jù)總線D7D7D0D0（低），讀（低）

17、，讀/ /寫信號線寫信號線R/WR/W。（1）芯片數(shù)：）芯片數(shù)：8片片（2）存儲空間安排：）存儲空間安排：任意連續(xù)區(qū)間任意連續(xù)區(qū)間（3）芯片地址分配與片選邏輯：）芯片地址分配與片選邏輯： 4KB：12位地址位地址A11A11A0A0 哪幾位分配給芯片？哪幾位形成片選哪幾位分配給芯片？哪幾位形成片選邏輯？邏輯？24 芯片芯片 芯片地址芯片地址 片選邏輯片選邏輯1KB1KB1KB1KB（4）邏輯圖）邏輯圖A9 A0A9 A0A9 A0A9 A0CS0=A11A10CS1=A11A10CS2=A11A10CS3=A11A10例例2 2、用、用4KB ROM4KB ROM芯片、芯片、2K2K4 4位和

18、位和1 1K K4 4位位RAMRAM芯片芯片組成組成7KB7KB存儲器。地址總線存儲器。地址總線A15A15A0A0（低），雙向（低），雙向數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線D7D7D0D0（低），讀（低），讀/ /寫信號線寫信號線R/WR/W。（1）芯片數(shù)：）芯片數(shù)： 5片片連續(xù)區(qū)間，先安排大容量芯連續(xù)區(qū)間，先安排大容量芯片，后安排小容量芯片片，后安排小容量芯片（2）存儲空間安排：）存儲空間安排：25 芯片芯片 芯片地址芯片地址 片選邏輯片選邏輯4KB2KB1KB（4）邏輯圖）邏輯圖A11 A0A10 A0A9 A0CS0=A12CS1=A12A11CS2=A12A11A10（3）芯片地址分配與片選邏輯：）

19、芯片地址分配與片選邏輯：7KB：13位地址位地址A12 A0262.3 CPU與存儲系統(tǒng)的瓶頸解決方法與存儲系統(tǒng)的瓶頸解決方法272.4 基本概念基本概念1、存儲原理、存儲原理SRAMSRAM：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息。：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息。DRAMDRAM：利用電容存儲電荷存儲信息。：利用電容存儲電荷存儲信息。2、動態(tài)刷新、動態(tài)刷新（1）定義：按所存信息定期向電容補(bǔ)充電荷。）定義：按所存信息定期向電容補(bǔ)充電荷。（2）方式：按行讀一遍。）方式：按行讀一遍。（3）刷新周期安排方式）刷新周期安排方式集中刷新、分散刷新、異步刷新集中刷新、分散刷新、異步刷新28（1）隨機(jī)存取方式）隨機(jī)存取方式3

20、、存取方式、存取方式 1）可按地址直接訪問任一單元；）可按地址直接訪問任一單元； 2）訪問時間與單元地址無關(guān)。）訪問時間與單元地址無關(guān)。 訪問時按順序查找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位訪問時按順序查找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)。置有關(guān)。（2）順序存取方式）順序存取方式（3）直接存取方式）直接存取方式 訪問時先直接指向一個小區(qū)域，再按順序查訪問時先直接指向一個小區(qū)域，再按順序查找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)。找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)。29三、三、I/OI/O子系統(tǒng)子系統(tǒng)3.1 總線與接口的基本概念總線與接口的基本概念3.1.1 3.1.1 總線總線1 1、定義：一組能為多個部件分時共享的公共信息

21、、定義：一組能為多個部件分時共享的公共信息 傳送線路。傳送線路。1）CPU內(nèi)總線內(nèi)總線：CPU芯片內(nèi)寄存器和算邏部件之芯片內(nèi)寄存器和算邏部件之間互連的總線。間互連的總線。（1）按功能）按功能分類分類2 2、分類、分類2）部件內(nèi)總線部件內(nèi)總線：插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線：插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線3）系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線：計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間或各：計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間或各插件板之間互連的總線。插件板之間互連的總線。304）外總線外總線：計算機(jī)系統(tǒng)之間，或計算機(jī)系統(tǒng)與其：計算機(jī)系統(tǒng)之間，或計算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線。他系統(tǒng)之間互連的總線。（2）按時序控制方式）按時序控制方式分類

22、分類1）同步總線同步總線：由控制模塊提供統(tǒng)一的同步時序信：由控制模塊提供統(tǒng)一的同步時序信號控制總線傳送操作。號控制總線傳送操作。 （3）按數(shù)據(jù)傳送格式）按數(shù)據(jù)傳送格式分類分類2）異步總線異步總線：不采用統(tǒng)一時鐘周期劃分，根據(jù)傳：不采用統(tǒng)一時鐘周期劃分，根據(jù)傳送的實際需要決定總線周期長短，以異步應(yīng)答方送的實際需要決定總線周期長短，以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。式控制總線傳送操作。 3 3）擴(kuò)展同步總線：擴(kuò)展同步總線：以時鐘周期為時序基礎(chǔ)，允許以時鐘周期為時序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時鐘數(shù)可變?？偩€周期中的時鐘數(shù)可變。311 1）并行總線：）并行總線：同時傳送各位信息。同時傳送各位信息。2 2）串

23、行總線：）串行總線：分時逐位傳送各位信息。分時逐位傳送各位信息。3.3.系統(tǒng)總線的信號組成系統(tǒng)總線的信號組成電源線電源線、地址線地址線、數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線、控制線控制線復(fù)位復(fù)位時序：時鐘、定時、應(yīng)答時序：時鐘、定時、應(yīng)答數(shù)傳控制：數(shù)傳控制：M M讀讀/ /寫、寫、IOIO讀讀/ /寫寫中斷請求、響應(yīng)中斷請求、響應(yīng)總線請求、響應(yīng)總線請求、響應(yīng)3.1.2 3.1.2 接口接口1.1.定義：泛指兩個設(shè)備（硬、軟）之間的連接部件定義：泛指兩個設(shè)備（硬、軟）之間的連接部件2 2、分類、分類32(1)(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分按數(shù)據(jù)傳送格式劃分1 1）并行接口）并行接口接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送接

24、口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。2 2）串行接口）串行接口接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。(2)(2)按時序控制方式劃分按時序控制方式劃分1 1）同步接口）同步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時序信號控制。接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時序信號控制。2 2）異步接口）異步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。33(3)(3)按按I/OI/O傳送控制方式劃分傳送控制方式劃分1 1）直接程序傳送接口）直接程序傳送接口2 2）中斷接口）中斷接口3 3）DMADMA接口接口（

25、可采用查詢方式）（可采用查詢方式）（可插入中斷作（可插入中斷作DMADMA善后處理）善后處理）3.2 I/O傳送控制機(jī)制傳送控制機(jī)制3.2.1 程序中斷方式程序中斷方式1、定義及應(yīng)用、定義及應(yīng)用（1 1）定義）定義CPUCPU暫時中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個隨暫時中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個隨機(jī)事態(tài)服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動恢機(jī)事態(tài)服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動恢復(fù)原程序的執(zhí)行。復(fù)原程序的執(zhí)行。34（2 2）實質(zhì)）實質(zhì)程序切換程序切換時間：時間：一條指令結(jié)束時切換。一條指令結(jié)束時切換。方法：保存斷點、現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場、方法：保存斷點、現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場、 返回斷點。返回斷點。

26、（3 3）特點）特點隨機(jī)性隨機(jī)性隨機(jī)發(fā)生的事態(tài)隨機(jī)發(fā)生的事態(tài)有意調(diào)用，隨機(jī)請求與處理的事態(tài)有意調(diào)用，隨機(jī)請求與處理的事態(tài)隨機(jī)插入的事態(tài)隨機(jī)插入的事態(tài)（4 4）應(yīng)用）應(yīng)用控制中、低速控制中、低速I/OI/O操作。操作。處理復(fù)雜隨機(jī)事態(tài)。處理復(fù)雜隨機(jī)事態(tài)。352 2、中斷服務(wù)程序入口地址的獲取、中斷服務(wù)程序入口地址的獲?。? 1）向量中斷方式）向量中斷方式將服務(wù)程序入口地址將服務(wù)程序入口地址( (中斷向量中斷向量) )組織在組織在中斷向量中斷向量表表中；響應(yīng)中斷時，由硬件直接產(chǎn)生對應(yīng)于中斷中；響應(yīng)中斷時，由硬件直接產(chǎn)生對應(yīng)于中斷源的源的向量地址向量地址，訪問向量表，取得相應(yīng)服務(wù)程序，訪問向量表，取

27、得相應(yīng)服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序。入口，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序。中斷向量：中斷向量：服務(wù)程序入口地址、服務(wù)程序狀態(tài)字服務(wù)程序入口地址、服務(wù)程序狀態(tài)字中斷向量表：中斷向量表： 存放中斷向量的存儲區(qū)存放中斷向量的存儲區(qū)向量地址：向量地址：訪問向量表的地址訪問向量表的地址（指向中斷向量的（指向中斷向量的首址）首址）36（2 2）非向量中斷方式）非向量中斷方式將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；CPUCPU響應(yīng)時執(zhí)響應(yīng)時執(zhí)行查詢程序，確定中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。行查詢程序，確定中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。37D70IRQ0地址線地址線寄存器選擇寄存器選擇 命令字命令字R 狀態(tài)字狀態(tài)字

28、R數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器 控制邏輯控制邏輯數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線中斷控制器中斷控制器INTINTA命令命令I(lǐng)RQ7狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外部設(shè)備外部設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線（8259）IRQi M MCPUCPU主機(jī)板主機(jī)板接口板接口板3 3、中斷接口功能模型、中斷接口功能模型（1）寄存器選擇寄存器選擇對接口寄存器尋址對接口寄存器尋址（2）命令字寄存器命令字寄存器接收接收CPU發(fā)向外設(shè)的命令。發(fā)向外設(shè)的命令。（4）數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)緩沖。傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)緩沖。（3）狀態(tài)字寄存器狀態(tài)字寄存器反映設(shè)備和接口的運(yùn)行狀態(tài)反映設(shè)備和接口的運(yùn)行狀態(tài)38（5 5）控制邏輯控制邏輯請求信號產(chǎn)生

29、邏輯請求信號產(chǎn)生邏輯電平轉(zhuǎn)換邏輯電平轉(zhuǎn)換邏輯針對設(shè)備特性的邏輯針對設(shè)備特性的邏輯串串- -并轉(zhuǎn)換邏輯并轉(zhuǎn)換邏輯( (串口串口) )（6 6）公用中斷控制器公用中斷控制器 接收外設(shè)請求，屏蔽、判接收外設(shè)請求，屏蔽、判優(yōu)，送出公共請求；優(yōu)，送出公共請求；接收中斷批準(zhǔn)，送出中斷接收中斷批準(zhǔn)，送出中斷號（中斷類型碼）或向量號（中斷類型碼）或向量地址。地址。394 4、中斷全過程（主機(jī)與外設(shè)交換信息）、中斷全過程（主機(jī)與外設(shè)交換信息）（1 1）初始化：）初始化：設(shè)置接口和中斷控制器工作方式，設(shè)置接口和中斷控制器工作方式，送屏蔽字，送中斷號。送屏蔽字，送中斷號。（2 2）發(fā)啟動命令）發(fā)啟動命令( (送命令

30、字送命令字) )，啟動設(shè)備。，啟動設(shè)備。（3 3）設(shè)備完成工作，申請中斷。）設(shè)備完成工作，申請中斷。（4 4）中斷控制器匯集各請求，經(jīng)屏蔽、判優(yōu)，）中斷控制器匯集各請求，經(jīng)屏蔽、判優(yōu)，形成中斷號，并向形成中斷號，并向CPUCPU送公共請求送公共請求INTINT。（5 5）CPUCPU響應(yīng)，發(fā)批準(zhǔn)響應(yīng)，發(fā)批準(zhǔn)INTAINTA。并關(guān)中斷、保存。并關(guān)中斷、保存斷點。斷點。（6 6）中斷控制器送出中斷號。）中斷控制器送出中斷號。（7 7）CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行中斷隱指令操作中斷隱指令操作（將中斷號轉(zhuǎn)換為向?qū)⒅袛嗵栟D(zhuǎn)換為向 量地址，查向量表，取入口量地址，查向量表，取入口），進(jìn)入服務(wù)程序。），進(jìn)入服務(wù)程序

31、。40（9 9）返回原程序（返回前開中斷）。）返回原程序（返回前開中斷）。單級中斷單級中斷（8 8）CPUCPU執(zhí)行服務(wù)程序，進(jìn)行中斷處理（交換數(shù)執(zhí)行服務(wù)程序，進(jìn)行中斷處理（交換數(shù)據(jù)）據(jù)）多重中斷多重中斷注意屏蔽技術(shù)的兩個應(yīng)用注意屏蔽技術(shù)的兩個應(yīng)用動態(tài)改變優(yōu)先級動態(tài)改變優(yōu)先級實現(xiàn)多重中斷實現(xiàn)多重中斷413.2.2 DMA方式方式1、定義及應(yīng)用、定義及應(yīng)用直接依靠硬件實現(xiàn)主存與直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/OI/O間的數(shù)據(jù)傳送，間的數(shù)據(jù)傳送，傳送期間不需傳送期間不需CPUCPU程序干預(yù)。程序干預(yù)。（1 1）定義）定義注意：注意：1)I/O1)I/O與與主存主存，而不是，而不是I/OI/O與與CPUC

32、PU或或I/OI/O與與主機(jī)交換主機(jī)交換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。2)2)直接直接依靠依靠硬件傳送硬件傳送，而不是執(zhí)行程序傳送，而不是執(zhí)行程序傳送。3)3)傳送前的初始化和傳送結(jié)束處理，需傳送前的初始化和傳送結(jié)束處理，需CPUCPU執(zhí)行程執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)。序?qū)崿F(xiàn)。用于高速、簡單、批量數(shù)據(jù)傳送。用于高速、簡單、批量數(shù)據(jù)傳送。（2 2）應(yīng)用）應(yīng)用422、 DMA控制器與接口控制器與接口（1 1）DMADMA控制器功能控制器功能1 1）接收初始化信息（）接收初始化信息（傳送方向傳送方向、主存首址主存首址、交換交換量量）。）。2 2）接收接口的）接收接口的DMADMA請求（請求（DREQDREQ），向），向CPUCPU申

33、請總線申請總線（HRQHRQ）。）。3 3）接收）接收CPUCPU的總線響應(yīng)（的總線響應(yīng)（HLDAHLDA），向接口發(fā)回），向接口發(fā)回DMADMA應(yīng)答（應(yīng)答（DACKDACK）。）。4 4）接管總線權(quán)，控制）接管總線權(quán)，控制DMADMA傳送。傳送。（2 2）接口功能）接口功能1 1）接收初始化信息（）接收初始化信息（外設(shè)尋址信息外設(shè)尋址信息）。）。2 2）接收）接收CPUCPU發(fā)向設(shè)備的命令，反映設(shè)備、接口的發(fā)向設(shè)備的命令，反映設(shè)備、接口的狀態(tài)。狀態(tài)。3 3）傳送數(shù)據(jù)。）傳送數(shù)據(jù)。433、 DMA全過程全過程（1 1）初始化）初始化CPUCPU通過程序向通過程序向DMADMA控制器和接口送出初始化信息?？刂破骱徒涌谒统?/p>